輪胎加固鋼簾線及使用其的子午線輪胎的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輪胎加固鋼簾線及使用其的子午線輪胎，該輪胎加固鋼簾線具有雙層結(jié)構(gòu)，該雙層結(jié)構(gòu)包括第一層核心和配置在第一層核心表面上的第二層核心。第一層核心具有橢圓形或矩形的橫截面。該輪胎加固鋼簾線能夠改善輪胎的加工性能、疲勞特性和滾動阻力性能，從而提升了燃料效率。也涉及使用該輪胎加固鋼簾線的子午線輪胎。
【專利說明】輪胎加固鋼簾線及使用其的子午線輪胎

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于汽車的輪胎加固鋼簾線，尤其涉及具有雙層結(jié)構(gòu)的輪胎加固 鋼簾線，該結(jié)構(gòu)中第一層核心具有橢圓形或矩形的橫截面，以及涉及使用該鋼簾線的子午 線輪胎。該輪胎加固鋼簾線能夠提升輪胎的加工性能、疲勞特性以及滾動阻力，從而提升輪 胎的燃料效率。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼簾線是由若干鋼絲構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，通過以下步驟制成：在碳鋼絲上鍍敷黃銅，使鍍 敷黃銅的碳鋼絲進入拉長工序，再根據(jù)所制造的鋼絲的用途將拉長的碳鋼絲纏繞成1x3、 lx4、2+2、2+7、3+6、3+9+15或其它組合。鋼簾線在強度、模數(shù)、耐熱性、疲勞強度等方面均優(yōu) 于其它加固材料，因此被用作加固輪胎、傳送帶等橡膠制品的材料。
[0003] 通常，用于輪胎的鋼帶由以下步驟制成：將300?600條鋼簾線并排放置，其中每 一條鋼簾線中多根鋼絲纏繞在一起，再將貼膠橡膠層放置并卷繞在并排放置的鋼簾線的頂 部和底部表面。在汽車行進時，鋼簾線對橡膠層的強力粘附和在惡劣環(huán)境下的優(yōu)異耐久度 是必要的。
[0004] 在承受滾動的滾動-工序結(jié)構(gòu)中，由于鋼簾線的彈性恢復(fù)特性，在受壓方向具備 抗拉強度。在經(jīng)過滾動-工序后的結(jié)構(gòu)被切成塊時，橡膠層和鋼簾線很容易發(fā)生彎曲變形， 因此后續(xù)工序中的自動連接工作很難進行。因此，控制彎曲變形是非常重要的。為了提升 后續(xù)輪胎制造工序中的可加工性，當經(jīng)過滾動_工序后的結(jié)構(gòu)被切成具有預(yù)定單元長度的 塊時，需要結(jié)構(gòu)上的安全。即，防止經(jīng)過滾動-工序后的結(jié)構(gòu)的具有預(yù)定單元長度的塊的端 部在剪切過程中的浮沉是有必要的。鋼簾線滾動的調(diào)整對于保持用橡膠貼膠的滾動-工序 后的鋼簾線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是非常重要的。
[0005] 鋼簾線的滾動為殘余旋轉(zhuǎn)。當將扭轉(zhuǎn)扭矩加載到每一根以預(yù)定的方式纏繞的鋼絲 線以使鋼絲變形時，由于彈性恢復(fù)特性，彈性變形的線趨向于從纏繞的反方向解開纏繞，并 且承受過度塑性變形的線趨向于以與纏繞方向相同的方向進一步纏繞。因此，制造出鋼簾 線后會產(chǎn)生殘余旋轉(zhuǎn)。
[0006] 在鋼簾線工業(yè)中，纏繞機、預(yù)應(yīng)力輥等用于穩(wěn)定殘余旋轉(zhuǎn)或防止殘余旋轉(zhuǎn)的發(fā)生。 但是，由于當在某方向上通過纏繞多根鋼絲制造鋼簾線時，從根本上防止由施加在線上的 扭轉(zhuǎn)變形力產(chǎn)生的滾動是困難的，因此，需要這方面的提升。
[0007] 通常，用于承重輪胎的鋼簾線是通過將多根鋼絲纏繞成兩層或三層來制備的。這 種鋼簾線具有密集結(jié)構(gòu)，其中鋼絲之間沒有空隙。滲透進入鋼簾線內(nèi)的橡膠很少。因此，當 輪胎被外力反復(fù)彎曲時，機械磨損和化學(xué)腐蝕共同造成的傷害，即，微震磨損疲勞將會因為 鋼絲分別和濕氣或鹽類等滲透物之間的摩擦而產(chǎn)生。這使輪胎的耐久度下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)一個典型的實施例，輪胎加固鋼簾線包括兩個以上核心層，其中該兩個以上 核心層中的第一層核心具有橢圓形或矩形的橫截面而非圓形的橫截面。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致使用 鋼簾線的數(shù)量減少，從而得到了一種輕質(zhì)鋼簾線。這種結(jié)構(gòu)還通過減少簾線旋轉(zhuǎn)率的差值 改進了制造工序，并且通過最小化貼膠規(guī)格提升了輪胎加固鋼簾線的耐久度。
[0009] 另外，本發(fā)明還提出了一種子午線輪胎，其具有可以滿足用于卡車或大巴車的輕 質(zhì)輪胎所需要的低滾動阻力。該子午線輪胎能夠提升汽車的行進穩(wěn)定性和燃料效率。
[0010] 在一個實施例中，輪胎加固鋼簾線包括雙層結(jié)構(gòu)，其包括第一層核心和作為外層 包圍第一層核心的第二層核心，第一層核心由1根以上具有基本上為橢圓形或矩形的橫截 面的鋼絲構(gòu)成，第二層核心由多根纏繞的具有圓形的橫截面的鋼絲構(gòu)成。
[0011] 第一層核心可以包括1根或2根鋼絲，第二層核心可以包括7根?9根鋼絲。
[0012] 第一層核心的鋼絲的短軸尺寸S與長軸尺寸B的比值（短軸對長軸比值）可以為 0. 3?0. 9,而第二層核心的鋼絲的短軸尺寸S與長軸尺寸B的比值（短對長比值）可以為 〇. 9或更高，因此第二層核心的鋼絲具有基本上為圓形的橫截面外形。
[0013] 第一層核心和第二層核心中的鋼絲可以通過以下步驟制備：拉長含有0.70%? 1. 20重量％的碳的碳鋼，以0. 01?5. 00ym的厚度在拉長的碳鋼表面鍍敷金屬材料，其中 該金屬材料可以選自由黃銅、青銅、銅、鋅、黃銅和鎳的合金、黃銅和鈷的合金構(gòu)成的群組。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種子午線輪胎，其包括根據(jù)之前方面的輪胎加 固鋼簾線，其可以用于胎體、胎圈包布、帶束層中任一種。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線和使用其的子午線輪胎中，將第一層核心制造成 具有橢圓形或矩形的橫截面以增加一個橡膠可以滲透進的空隙并且減少旋轉(zhuǎn)率的差值。這 改進了制造工序并且最小化了貼膠規(guī)格。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例，由于改善了橡膠滲透，抗腐蝕性得到了提升，并且 橡膠粘附的惡化得到了抑制。因此，使用根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線的輪胎的耐久性得 到了改善，從而具有更長的壽命。
[0017] 由于根據(jù)本發(fā)明的一個典型實施例的輪胎加固鋼簾線與現(xiàn)有輪胎加固鋼簾線相 比具有相對小的直徑且具有相對少量的鋼絲，根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線實現(xiàn)了輕質(zhì)輪 胎以及燃料效率的提升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 結(jié)合附圖通過以下具體描述，能夠更清楚地理解本發(fā)明的以上以及其它目的、特 征和其它優(yōu)點，其中：
[0019] 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，解釋說明具有3x8的雙層結(jié)構(gòu)的鋼簾線的橫截面視圖；
[0020] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，解釋說明具有2x8的雙層結(jié)構(gòu)的鋼簾線的剖面 圖；
[0021] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，解釋說明具有2x8的雙層結(jié)構(gòu)的鋼簾線的剖面 圖；
[0022] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，解釋說明具有2x8的雙層結(jié)構(gòu)的鋼簾線的剖面 圖；
[0023] 圖5是描述本發(fā)明的實施例中所使用的波浪形鋼絲的彎曲的傾斜度的示意圖；
[0024] 圖6(a)和圖6(b)分別是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，描述作為鋼簾線的第一層核 心的鋼絲的橢圓形和矩形橫截面的長軸和短軸尺寸的示意圖；
[0025] 圖7是解釋說明將根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線應(yīng)用到承重輪胎的示意性剖面 圖；
[0026] 圖8是解釋說明包括根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線的半成品的胎體的示意性剖 面圖；和
[0027] 圖9是解釋說明包括根據(jù)本發(fā)明的橢圓形鋼簾線的軋制片材和包括根據(jù)現(xiàn)有技 術(shù)的圓形鋼簾線的軋制片材的橡膠貼膠規(guī)格之間對比的概略圖。

【具體實施方式】
[0028] 在下文中，將結(jié)合展示本發(fā)明實施例的附圖更加具體地描述典型實施例。這些典 型實施例可以不同形式示例，并且不應(yīng)該被認為是對這里提出的實施例的限定。相反地， 提供這些實施例是為了使公開徹底和完整，并且完全向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達了本發(fā)明的范 圍。從始至終相同的附圖標記對應(yīng)相同的部件。
[0029] 可以理解的是，盡管術(shù)語"第一"、"第二"、"第三"等可以用于描述不同的部件、組 件、區(qū)域、層和/或部分，這些部件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該被這些術(shù)語限定。這些 術(shù)語只用于將一個部件、組件、區(qū)域、層和/或部分同另一個部件、組件、區(qū)域、層和/或部分 區(qū)分開。因此，在不背離本發(fā)明的教示的前提下，下文中討論的第一部件、組件、區(qū)域、層和 /或部分可以被稱作第二部件、組件、區(qū)域、層和/或部分。
[0030] 這里使用的術(shù)語只是為了描述具體實施例并且不是對發(fā)明的限定。這里所用的， 除非上下文清楚地顯示了，否則單數(shù)形式"一個"、"一種"和"該"也可以包括復(fù)數(shù)形式。進一 步可以理解，在本說明書中，術(shù)語"包含"和/或"含有"具體說明了所陳述的特征、區(qū)域、整 體、步驟、處理、部件和/或組件的存在，但不排除一個或更多其它特征、區(qū)域、整體、步驟、 處理、部件、組件和/或群組的存在或加入。
[0031] 除非另有定義，在此所用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有此發(fā)明所屬領(lǐng) 域中常規(guī)技術(shù)所通常理解的相同含義。進一步可以理解，除非在此被明確地定義過，那些例 如常用詞典中定義的術(shù)語應(yīng)該被解釋為具有和其在相關(guān)領(lǐng)域和本公開中一致的含義，并且 不應(yīng)該被解釋為理想化或過于正式的理解。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的輪胎加固鋼簾線包括由一根以上鋼絲構(gòu)成的第一層 核心，和由多根鋼絲纏繞構(gòu)成的作為外層包圍第一層核心的第二層核心。第一層核心的鋼 絲具有基本上為橢圓形或矩形的橫截面，第二層核心的鋼絲具有基本上為圓形的橫截面。
[0033] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，解釋說明輪胎加固鋼簾線的剖面圖。參考圖2， 根據(jù)第一實施例的輪胎加固鋼簾線包括由1根或2根鋼絲la構(gòu)成的第一層核心和由7根? 9根鋼絲2b構(gòu)成的第二層核心。例如，鋼簾線可以具有1+7、1+8、1+9、2+7、2+8或2+9結(jié)構(gòu)。
[0034] 組成第一層核心1的多根鋼絲la、lb和lc可以彼此并排放置或纏繞在一起。
[0035] 組成第一層核心1的鋼絲的橫截面不是圓形而是橢圓形（參考圖2中l(wèi)a)或矩形 (參考圖3中l(wèi)b)?；蛘?，其可以是短軸尺寸與長軸尺寸比值不為1的任何形狀，比如六邊 形。在圖3中，參考符號D1和D2分別表不鋼簾線的長軸和短軸。
[0036] 組成第一層核心1和第二層核心2的鋼絲可以是具有預(yù)定傾斜度的二維波形鋼 絲。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例解釋說明鋼簾線所使用的二維波形鋼絲la或2b的放 大視圖。參考圖5,在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的鋼簾線中，組成第一層核心和第二層核心 的部分或全部鋼絲為如圖5所示的二維波形。該二維波形鋼絲滿足如下條件。
[0037] T, (mm) =d/100 ?100xd(mm)
[0038] A(mm) = (0? 02 ?30)xd(mm)
[0039] 這里，"d"表示第一層或第二層核心的鋼絲的直徑mm，"L"表示二維波的波長mm， "A"表示二維波的振幅mm。
[0040] 組成根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的鋼簾線的第一層核心和第二層核心的鋼絲的直 徑d的范圍是0? 10mm<d<0? 40mm。如果直徑小于0? 10mm，鋼簾線的強度不夠，制造鋼絲 存在困難，增加了鋼簾線的制造成本。相反，如果直徑大于0.40mm，鋼絲的彈性不夠，降低了 輪胎的耐久性。
[0041] 圖6(a)和圖6(b)是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，解釋說明組成鋼簾線的第一層核 心1的鋼絲la的放大剖面圖。鋼絲la具有橢圓形或矩形橫截面。第一層核心1的鋼絲la 的短軸尺寸S與長軸尺寸B的比值為0. 3?0. 9。另一方面，組成第二層核心2的鋼絲2b 的短軸尺寸S與長軸尺寸B的比值為0. 9或更高。具有橢圓形或矩形橫截面的鋼簾線的鋼 絲2b的直徑為橫截面長軸尺寸和短軸尺寸的平均值，S卩，將橫截面的長軸尺寸和短軸尺寸 相加后除以2后得到的值。如果短軸尺寸與長軸尺寸的比值小于0. 3,盡管有提升橡膠滲透 進入鋼簾線的優(yōu)點，但是由于鋼簾線的直徑過大，增加了橡膠貼膠板的厚度。另一方面，如 果短軸尺寸與長軸尺寸的比值大于0.9,第一層核心和第二層核心之間的間隙變小，導(dǎo)致橡 膠滲透進入鋼簾線有所減少。
[0042] 組成第一層核心1和第二層核心2的鋼絲la和2b通過以下步驟制備：拉長含有 0. 7%?1. 20重量％的碳的碳鋼，以0. 01?5. 00ym的厚度在拉長的碳鋼表面鍍敷金屬材 料，例如黃銅、青銅、銅、鋅、黃銅和鎳的合金、黃銅和鈷的合金。如果組成第一層核心1和第 二層核心2的鋼絲la和2b中的碳含量小于0. 70重量％，輪胎加固鋼簾線的強度無法滿足 輪胎加固材料的標準或者變得過重。另一方面，如果鋼絲la和2b中的碳含量大于1. 20重 量％，顯著增加了將鋼拉長為超細鋼線時發(fā)生的斷線。即，降低了加工性能。當?shù)谝粚雍诵?1和第二層核心2的鋼絲la和2b表面被鍍敷時，極大地增加了鋼線la和2b與橡膠之間的 粘附。本發(fā)明的另一個方面是提供一種應(yīng)用以上描述的輪胎加固鋼簾線的子午線輪胎。 [0043] 可以將根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線應(yīng)用到輪胎的至少一個組件，包括胎體、胎 圈包布和帶束層。
[0044] 圖7是解釋說明應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的輪胎加固鋼簾線的汽車輪胎的示意性剖面 圖。公知的大巴車或卡車輪胎包括與路面直接接觸的胎面1'，作為輪胎骨架的胎體2'，由 帶束層組件3a、3b、3c和3d組成的配置在胎面1'和胎體2'之間的帶束層3,防止漏氣的 內(nèi)襯4,保護胎體2'并且完成彈性動作（即，彎曲和拉伸）的側(cè)壁，配置在胎面1'和側(cè)壁5 之間的胎肩6,以及包圍胎體2'末端且使輪胎裝到輪圈上的胎圈7。
[0045] 在具有上述結(jié)構(gòu)的作為承重輪胎的子午線輪胎中，壓力集中在胎圈7和帶束層3 上。因此鋼制胎圈包布8用來加固胎圈7以提升輪胎的耐久性。鋼制胎圈包布8和帶束層 3中有鋼簾線作為加固材料。
[0046] 例如，如圖8所示，半成品的胎體（胎體層）10通過以下步驟制備。首先，胎體簾 線13以常規(guī)間距排列，將橡膠貼膠11放置在胎體簾線13上，然后將此堆疊結(jié)構(gòu)卷起來，制 成一個卷曲處理過的結(jié)構(gòu)。圖9是解釋說明包括根據(jù)本發(fā)明的橢圓形鋼簾線的軋制片材和 包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圓形鋼簾線的軋制片材的橡膠貼膠規(guī)格之間對比的示意圖。當橢圓形 鋼絲如本發(fā)明這樣使用時，貼膠規(guī)格減少了C(參考圖9)。因此，減輕了輪胎的重量，也同時 實現(xiàn)了節(jié)約成本。當?shù)谝粚雍诵?的鋼絲la的短軸尺寸S與長軸尺寸B的比值下降時，C 值上升。進一步，當C值上升時，輪胎的重量下降且滾動阻力的性能RR改善。在圖9中，參 考符號G表不胎體層10的寬度。
[0047] 當?shù)谝粚雍诵牡匿摻z具有像本發(fā)明一樣的橢圓形或矩形時，減少了殘余旋轉(zhuǎn)率的 差值。這防止了由于鋼簾線末端產(chǎn)生的滾動導(dǎo)致的殘余旋轉(zhuǎn)的浮沉，從而提升了加工性能。 [0048] 根據(jù)本發(fā)明，減小了鋼簾線的直徑。進一步地，可以減少鋼簾線之間的間距以及軋 制片材中鋼絲的數(shù)量。這減少了軋制片材的厚度，并且與現(xiàn)有材料相比橡膠貼膠的規(guī)格得 到了最小化，從而使得輪胎的重量減輕。當輪胎加固鋼簾線應(yīng)用到汽車輪胎上時，改善了滾 動阻力性能，提高了燃料效率。
[0049] 通過實施例和比較例更具體地描述本發(fā)明。但是，本發(fā)明并不局限于以下描述。
[0050] 實施例
[0051] 為了對根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋼簾線和根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線的性能進行比較，將直徑為 5. 5mm含有0. 92重量％的碳的線材拉長，對線材進行熱處理和鍍敷黃銅直到線材的直徑為 0.75mm。通過這些工序得到了鋼絲。通過纏繞兩根具有橢圓形橫截面（B/A= 0.6)的鋼絲 制備第一層核心。通過在第一層核心表面周圍纏繞8根直徑均為0. 35mm的鋼絲形成第二 層核心。從而，制成根據(jù)本發(fā)明的鋼簾線樣品。
[0052] 對于該實施例樣品，測量了疲勞極限強度、初始橡膠粘附性、熱老化程度、耐熱水 性、旋轉(zhuǎn)率、簾線之間間距和滾動阻力性能等物理特性并將結(jié)果總結(jié)在表1中。
[0053] 比較例1
[0054] 對于根據(jù)比較例1的具有3+9雙層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有鋼簾線（參考圖1)，其中第一層核 心和第二層核心的鋼絲的橫截面為圓形，用與實施例1相同的方法測量其物理特性并將結(jié) 果總結(jié)在表1中。
[0055] 比較例2
[0056] 對于根據(jù)比較例2的具有3+8雙層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有鋼簾線（參考圖1)，其中第一層核 心和第二層核心的鋼絲的橫截面為圓形，用與實施例1相同的方法測量了其物理特性并將 結(jié)果總結(jié)在表1中。
[0057] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種輪胎加固鋼簾線，包括： 第一層核心，其包括1根以上鋼絲；和 第二層核心，其包括多根纏繞在第一層核心表面上的鋼絲，其中第一層核心的鋼絲具 有基本上為橢圓形或矩形的橫截面，第二層核心的鋼絲具有圓形的橫截面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中第一層核心包括1根或2根鋼絲，第二 層核心包括7根?9根鋼絲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輪胎加固鋼簾線，其中鋼簾線具有1+7,1+8,1+9, 2+7, 2+8或 2+9的結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第一層核心的多根鋼絲被配置為 彼此并排放置，或彼此纏繞。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第一層核心的鋼絲的短軸尺寸與 長軸尺寸的比值范圍為〇. 3?0. 9。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第二層核心的鋼絲的短軸尺寸與 長軸尺寸的比值大于〇. 9。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第一層核心和第二層核心的鋼絲 具有0? 10mm?0? 40mm的直徑d，鋼絲的纏繞周期為鋼絲直徑的20?50倍。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中第一層核心和第二層核心的鋼絲纏繞 方向相同或不同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第一層核心和第二層核心的一根 或所有鋼絲為二維波形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的輪胎加固鋼簾線，其中鋼絲直徑（d)、二維波波長（L)和二 維波振幅（A)被設(shè)定為滿足如下條件的值： L (mm) = d/100 ?100x d(mm) A (mm) = (0? 02 ?30) x d (mm)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪胎加固鋼簾線，其中組成第一層核心和第二層核心的鋼 絲通過以下步驟制備：拉長含有0. 7%?1. 20重量％的碳的碳鋼，以0. 01?5. 00 ii m的厚 度在拉長的鋼表面鍍敷黃銅、青銅、銅、黃銅和鎳的合金、或黃銅和鈷的合金。
12. -種子午線輪胎，包含將根據(jù)權(quán)利要求1?11任一項所述的輪胎加固鋼簾線應(yīng)用 到胎體、胎圈包布和帶束層中的至少一個組件。
【文檔編號】B60C9/00GK104420378SQ201410180957
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】鄭倌佑, 樸一龍, 黃金剛, 張一淳, 李智完, 李美瀞 申請人:韓國輪胎株式會社